添加了Tradescantia pallida提取物并配以壳聚糖/普鲁兰的智能生物降解薄膜：一种环保包装，用于保持鸡肉的新鲜度

《Sustainable Food Technology》：Tradescantia pallida extract incorporated chitosan/pullulan intelligent biodegradable films: an eco-friendly packaging to preserve the freshness of chicken

鸡胸肉包装用智能可生物降解薄膜的制备及其性能研究。通过将紫花苜蓿提取物（TP）添加到壳聚糖/普鲁兰（CS/PU）复合材料中，制备出具有抗菌、抗氧化和pH响应特性的可生物降解薄膜。FTIR证实TP提取物与CS/PU形成氢键，SEM显示薄膜表面致密。CPT-2薄膜拉伸强度达45.84 MPa，较传统PE薄膜提高47%，且对E. coli和S. aureus抑制率分别达18.5和26 mm抑菌圈。通过DPPH和ABTS测试，其抗氧化活性达89.81%和85.14%。土壤降解测试显示薄膜30天内降解率16.82%，同时包装的鸡肉在室温下保质期延长至48小时。该研究为替代一次性塑料提供了环境友好型解决方案。

　　本研究聚焦于开发一种基于多糖的智能可降解薄膜，以实现更环保的食品包装解决方案。通过将紫心植物（Tradescantia pallida）的乙醇提取物与壳聚糖（Chitosan, CS）和Pullulan（PU）混合，制备出具有抗菌和抗氧化功能的CPT智能可降解薄膜。这种新型材料不仅能够有效延长鸡肉的保质期，还能通过颜色变化直观地反映食品的新鲜度，从而在不依赖传统塑料包装的前提下，提升食品安全性和环境友好性。

随着全球对可持续发展和环境保护的关注不断加深，传统塑料包装的弊端逐渐显现。单次使用塑料（Single-Use Plastics, SUPs）由于难以降解，不仅在生产和使用过程中造成大量资源浪费，还在废弃后对环境造成严重污染，包括温室气体排放、微塑料污染和土地填埋问题。因此，寻找一种可替代传统塑料的环保包装材料成为当前研究的重要方向。CPT智能可降解薄膜正是基于这一需求，结合了生物可降解性、抗菌性、抗氧化性以及智能监测功能，为食品包装行业提供了一种绿色、高效的解决方案。

壳聚糖是从甲壳类动物的壳中提取的天然多糖，具有良好的生物相容性和抗菌性，同时其机械性能也适合用于食品包装。然而，纯壳聚糖薄膜存在脆性大、水蒸气透过率高的问题，限制了其实际应用。Pullulan则是一种来源于真菌的可生物降解聚合物，具有良好的透明度、热稳定性和抗油性，但其耐水性较差。因此，将壳聚糖与Pullulan进行混合，可以有效改善这两种材料的性能短板。此外，甘油被用作塑化剂，以提高薄膜的柔韧性和延展性，从而增强其机械性能。

紫心植物作为一种常见的观赏植物，其叶片富含多酚类物质，包括酚酸、黄酮类和花青素。这些物质不仅具有天然的抗菌和抗氧化特性，还能够对pH值的变化产生响应，从而在包装材料中实现颜色变化，用作食品新鲜度的智能指示器。在研究中，通过将紫心植物提取物加入到壳聚糖/聚拉ulan薄膜中，成功制备出具有颜色变化特性的CPT智能薄膜。这种颜色变化机制可以直观地反映食品是否发生腐败，例如在pH值变化时，薄膜颜色从紫色变为黄色，这为消费者提供了有效的食品新鲜度监测手段。

在实验过程中，通过傅里叶变换红外光谱（FTIR）分析，确认了紫心植物提取物中的多酚类成分与壳聚糖/聚拉ulan基质之间形成了分子间的氢键，这种相互作用不仅增强了薄膜的物理化学稳定性，还提升了其抗菌和抗氧化性能。此外，扫描电子显微镜（SEM）分析显示，CPT智能薄膜表面结构均匀、紧密，说明其良好的混合性和结构完整性。通过水接触角测试，研究了薄膜的疏水性，发现随着紫心植物提取物的增加，薄膜的疏水性显著增强，这有助于减少水分渗透，从而防止微生物的生长和食品的腐败。

研究还测试了薄膜的水溶性、湿度吸附性、水蒸气透过率（WVTR）以及土壤降解性能。结果显示，CPT智能薄膜的水溶性显著降低，湿度吸附能力也明显优于对照组CP薄膜，这表明其在潮湿环境下具有更强的稳定性。同时，CPT智能薄膜的水蒸气透过率较低，能有效防止食品因水分流失而发生变质。在土壤埋藏测试中，CPT智能薄膜表现出良好的降解能力，30天后其降解率达到16.82%，远高于传统塑料的降解速度。这一特性使其在使用后不会造成环境污染，符合循环经济和可持续发展的理念。

在抗菌性能测试中，CPT-2智能薄膜对常见的食品致病菌如大肠杆菌（Escherichia coli）、金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）、枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）和白色念珠菌（Candida albicans）均表现出优异的抑制效果。与对照组CP薄膜相比，CPT-2薄膜的抑菌圈更大，说明其抗菌性能更强。这一效果主要归因于紫心植物提取物中多酚类物质对细菌细胞膜的破坏作用，以及其对细胞内离子转运的干扰，从而抑制微生物的生长和繁殖。

抗氧化性能测试则通过DPPH和ABTS自由基清除实验评估了CPT智能薄膜的抗氧化能力。结果显示，CPT-2薄膜的自由基清除率分别达到89.81%和85.14%，远高于对照组CP薄膜的58.26%和54.97%。这表明，CPT-2薄膜能够有效延缓食品中的氧化反应，从而延长其保质期。通过将紫心植物提取物中的多酚类成分引入薄膜中，其不仅提供了抗氧化作用，还增强了薄膜的结构稳定性，使其能够更有效地保护食品免受氧化破坏。

在对鸡肉的保鲜实验中，CPT-2智能薄膜表现出显著的保鲜效果。实验结果显示，使用CPT-2薄膜包装的鸡肉在室温下可保持新鲜状态达48小时，而使用传统塑料包装的鸡肉则在24小时内即出现明显的腐败迹象。通过监测鸡肉的总细菌数（TBC）、氨释放、游离脂肪酸降解以及紫外线暴露后的变化，CPT-2薄膜的保鲜性能得到了充分验证。其不仅能够抑制微生物的生长，还能减少氨和铵盐的释放，从而降低食品腐败的风险。此外，CPT-2薄膜还表现出对紫外线的屏蔽能力，其在UV-C、UV-B和UV-A波段的透射率分别为5%、6%和33%，显著低于传统塑料包装的85%、88%和88%。这一特性有助于防止紫外线引发的蛋白质氧化、脂质氧化和维生素流失，从而进一步延长食品的保质期。

实验数据表明，CPT-2智能薄膜的综合性能优于传统塑料包装。其高抗拉强度（45.84 MPa）和良好的机械性能使其在运输和储存过程中具有更高的耐用性。同时，其颜色变化特性为消费者提供了直观的食品新鲜度判断依据，有助于减少食品浪费和误食过期食品的风险。此外，CPT-2薄膜的完全可降解性，使其在使用后不会造成长期的环境负担，从而降低对生态系统的影响。

在对鸡肉的营养成分分析中，研究还发现CPT-2薄膜能够有效维持鸡肉中的蛋白质含量和抗氧化能力。通过Ellman测试评估自由巯基（–SH）含量的变化，发现CPT-2薄膜在紫外线照射下对自由巯基的破坏程度显著低于传统塑料包装，这表明其能够更好地保护食品中的蛋白质免受氧化。此外，通过监测鸡肉的酸度指数和游离脂肪酸氧化情况，进一步验证了CPT-2薄膜在延缓食品氧化方面的有效性。

研究还探讨了CPT智能薄膜在商业应用中的可行性。尽管目前其技术成熟度（TRL）为4–5，表明在实验室阶段已经取得良好成果，但仍需进一步优化生产技术和成本，以实现大规模应用。由于紫心植物是一种易于种植、耐旱且可通过扦插繁殖的植物，其作为活性成分的来源具有显著的成本优势和可持续性。因此，未来的研究应关注如何通过改进制备工艺，降低成本，提高薄膜的生产效率和经济性，使其成为替代传统塑料包装的理想材料。

总之，本研究通过将紫心植物提取物引入壳聚糖/聚拉ulan薄膜中，成功开发出一种具有抗菌、抗氧化和智能检测功能的新型可降解包装材料。这种材料不仅能够有效延长食品的保质期，还能在使用后自然降解，减少环境污染，为食品包装行业提供了一种可持续、环保且高效的解决方案。未来，随着相关技术的进一步发展和推广，CPT智能薄膜有望成为传统塑料包装的重要替代品，为实现绿色包装和减少食品浪费做出贡献。